CORTENUES DANS LE TOME TROISIEME

BAROMÈTIUË.

Depuis rinvention du baromètre par Torieelli, cet instrument a été successivement perfeotionné. Dans le principe, on se contenta de remplir de mercure un tube de verre, et de le renverser sur une cuvette remplie du même métal; mais les nombreuses applications que reçut bientôt Tappréciation de la pesanteur de Tair, firent ressentir tous les inconvénients de Tappareil incomplet de Toricelli, et Ton songea à apporter plus de précision dans sa construction. De tous ces essais, il résulta deux sortes de baromètres, le baromètre à cuveUe et le baro^ mètre à siphon; car le baromètre à cadran n^est lui-même qu*un baromètre à sipbon.

Nous allons donner la description de quelqoeauns de ces instruments, en suivant Tordre chronologique des perféctionnementf qui y ont été iotroduita.

PLAlICaiB PtBUÈlB.

Fig. 1 et 3. Baromètre de Torieelli ou baromètre ordinaire.

Il consiste en un tube de verre AB {flg. 1), de 0», 85 à 0», 00 de long, et présentant 0», 008 de diamètre environ. Ce tube, qui doH être exactement calibré , c'est-à-dire, dont le diànèlre doit être parfoitement égal dans toutes ses parties, est fermé à Tune de ses extrémités, tandis que rentre reste ouverte. On le remplit de mercure, comBie BOUS Favons dit plos haut, et ou le plonge par son extrémité ouverte dans une eu vetle C D pleine de nercure* Le métal deseead

immédiatement dans le tube, et après quelques oscillations, il s'arrête à 0">, 76 environ, la pression atmosphérique, dans les clrcoBstances ordinaires, faisant équilibre avec une colof ne de mercure de 0»,76 de liauteur.

Si Ton se bornait à opérer de cette manière, on n'aurait qu'un instrument fort inexact, puisqu'il coAtiendrait nécessairement de l'air et de la vapeur d'eau, qui, par leur dilatation et par leur pression sur la colonne de mercure contenue dans le tube, donneraient lieu à de graves erreurs. Pour obtenir un baromètre exempt de ces inconvénients, il ftiut, 1» employer du mercure parfaitement pur; S» chasser la couche d'air et de vapeur d'eau adhérente aux parois du tube. On arrive au premier résultat par la distillation du métal; le second s'obtient de la manière suivante : on fait sécher le tube aussi complète^ ment que possible, puis on y verse une petite quantité de mercure qu'on soumet à l'ébullition, afin d'expulser l'air qui aurait pu s'y mfAia ou rester attaché à la surface du tube.

Cette première portion de mercure refMdie, on en «Joute une nouvelle quantité à laquelle on fait subir la même opération, et ainsi de suite jusqu'à ce que le tube soit entièrement rempli. On obtient ainsi la certitude que l'appareU est complètement purgé d'air et d'humidité. Ajoutons qu'il importe que la cuvette ait un grand nombre de fois le diamètre du tube; en voici la raison : si le poids de l'atmosphère vient à diminuer, la colonne de mercure contenue dans le tube s'abaisse néeessairtment, tandis que le niveau de celui qui est dans la cuvette s'âève; il est donc évident que le diamètre ée la cuvette

EXPLICATION DES PLANCHES

étaot égal à celui du tube, le mercure y monte d^une quantité égale à celle dont il descend dans le tube. Si, au contraire, la cuvette a cent f6is le diamètre du tube, un abaissement de 0»,001 dans le tube ne déterminera dans la cuvette qu*une élévation d'un dix millième de milimètre, puisque les surfaces du cercle sont entre elles comme les carrés de leurs dimensions; or cette quantité est inappréciable.

Le tube étant plongé dans la cuvette, le mercure, avons-nous dit, s'arrête, après quelques oscillations, en G, à 0n,76 au-dessus du niveau ¥, de celui qui est contenu dans la cuvette. On établit alors une échelle graduée depuis le point ¥ marqué zéro Jusqu'en I, à 0",10 environ audessus du point G. Pour plus de commodité, on fii[e le baromètre sur une tablette d'acsgou, et on y joint un thermomètre (voy. flg, 2).

M. Fortin est l'auteur d'un baromètre à cuvette, qui l'emporte de beaucoup sur tous ceux du même genre; le fond de la cuvette, formé par un sac de peau, s'appuie sur la tète d'une vis, et devient mobile lorsque l'on fait marcher cette vis ; on peut toujours amener ainsi la surface du mercure au zéro de l'échelle.

Fig, 5. Baromètre diagonal. Sir Samuel Moreland, physicien anglais, crut rendre le baromètre de Toricelli plus sensible en allongeant la portion Kl, (/ig, 1) de l'échelle graduée. A cet effet, il donna à cette partie de l'instrument une inclinaision BG (fig»^)^ he» avantages que présente l'augmentation de longueur de Téchelle ne composent point les inconvénients résultant du frottement du mercure au point de flexion B. Fig, 4, 5, 6. Peu de temps après la découverte de Toricelli, Descartes imagina un moyen de donner plus de sensibilité à l'instrument. Le tube contenant le mercure DB </?^. 4) présente à sa partie supérieure un renflement cylindrique C, surmonté d'un second tube A plus étroit que le premier, et à moitié rempli d'eau. Ce liquide n'apportant par son poids qu'un léger obstacle à l'ascension du mercure, les oscillations qu'y déterminent celles de la colonne de mercure sont très-sensibles dans le petit tube, et font apprécier, par conséquent, les moindres variations de pression atmosphérique. Mais il y a un grand inconvénient à cet appareil, c'est que l'air dissous dans l'eau, s'en échappant, et se rassemblant dans la portion vide du tube supérieur, empêche par sou élasticité la libre ascension des deux fluides (mercure et eau).

Huyghens crut parer à cet inconvénient en plaçant le mercure en haut et l'eau en bas. Voici comment l'appareil est disposé : GDA {fig. 6)

est un tube recourbé en D, fermé en A et ouveK en C. Ce tube, de Ob,003 de diamètre, présente deux renflements cylindriques égaux BC, FE, d'une longueur de 0n,18 et d'un diamètre de 0b,007. Us sont à la distance de 0«,55 l'un de l'autre, le premier, B C, se trouvant vers la partie supérieure de la portion D A du tube. Le mercure étant versé dans le tube avec les précautions nécessaires, monte dans la branche D A, s'arrête en C, et le vide se forme dans la portion supérieure à C. On introduit ensuite dans l'appareil, de l'eau en quantité suffisante pour qu'elle s'élèfe à 0«,32 au-dessus du niveau du mercure coqtenu en FE. Cette eau contient un sixième d'eatf régale, qui en empêche la congélation, et Ton prévient son évaporation en recouvrant sa surface d'une goutte d'huile d'amandes douces. Cet instrument, qui n'est, comme on voit, qu'un baromètre à siphon, offre peu de précision eo raison de la facilité avec laquelle les variations atmosphériques réagissent sur l'eau. Bien qu'Huyghens et même la Hire aient réclamé la priorité d'invention pour cet instrument, on est porté à croire qu'il fut imaginé par HoQke, et décrit dans les Transactions philosophiques, no 185.

On doit à BernouUi et à Cassini un baromètre horizontal ou rectangulaire; il est représenté fig, 5. GBD est un tube de verre coudé à angle droit, présentant en D un renflement cylindrique D A, et fermé supérieurement, tandis que Textrémilé C reste ouverte. Le mercure ne peut cependant s'échapper, arrêté qu'il est par la pression atmosphérique agissant en C. Cet appareil rentre dans les baromètres à siphon.

Fig, 7. Baromètre à cadran. Ce baromètre, également à siphon, fut construit pour la première fois par Hooke en 1668. Le tube barométrique est surmonté d'une ampoule A, et recourbé à son extrémité inférieure, qui reste ouverte en F. Derrière le cadran H NO P, est disposée une petite poulie très-mobile, dont l'axe porte l'aiguille £L. Deux petits poids parfaitement égaux sont attachés aux extrémités d'un fil passant dans la gorge de la poulie; l'un d'eux, G, entre dans l'ouverture F du tube, et repose sur le mercure, tandis que l'autre, H, pend librement au dehors.

Quand la pression atmosphérique augmente, le mercure descend dans la branche F, ainsi que le poids qui pose à sa surface, tandis que l'aiguille qui suit le aiouvement de la poulie, entraînée par le fil, vient s'arrêter sur un point du cadran; si, au contraire, la pesanteur de l'atmosphère vient à diminuer, le mercure remonte avec le

EXPLICATION DES PLANCHES

poids, et Pâiguille tourne en sens contraire. Gomme la circonférence parcourue par l*extrémile de i^aiguille est bien plus grande que celle de la gorge de la poulie, il 8*ensuit que les plus petites difiFérences de niveau dans la colonne de mercure, et par conséquent la moindre variation atmosphérique, sont appréciables sur le.cadran; le frottement de la poulie, dans ce baromètre, est un inconvénient grave, auquel il est difficile de remédier.

Tout Tappareil est fixé à un montant vertical solide, au moyen de quatre vis SP VT.

Fig. 8. Baromètre de Caswel. Ce baromètre, décrit dans le vingt-quatrième volume des Transactions philosophiques, semble réunir au plus haut degré la sensibilité à Texactitude.

ABCD est une cuve de bois remplie d*eau aux deux tiers, et dans laquelle plonge le baroscope ou barotnètre nnuJconxz» Ce baromètre consiste en un cylindre creux, amuj d'élain, ou mieux de verre, terminé par deux cônes de même base. L*inférieur est coupé par un plan parallèle à sa base, et dans Touverlure duquel s'engage un deuxième cylindre, coy%^ également creux et ouvert à ses deux extrémités.

L*appareil porte, à sa partie inférieure, un poids suffisant pour le faire enfoncer dans Teau, et Ty tenir en équilibre; à sa partie supérieure il présente une tige métallique, m c2, à laquelle sont attachés deux fils qui se rendent diagonalement à une autre tige ou tube cylindrique «e, où ils s'attachent en / et en e.

Lorsque la pression atmosphérique augmente, il est évident que la colonne d'eau tend à remonter dans le petit cylindre cox^^t en n, par exemple; l'appareil devenant par conséquent plus lourd, déplace un plus grand voIuom d'eau, et s'enfonce.davantage. Il se fOrme alors, à' l'intersection du fil avec l'eau, une petite bulle qui tend à s'élever ou à s'abaisser, comme le mercure dans le baromètre ordinaire.

L'auteur de cet instrument a calculé qu'il est douze cents fois plus sensible que le baromètre à mercure; il a remarqué qu'il est rare que la bulle reste stationnaire pendant plus d'une minute; le moindre souffle de vent, un nuage dans l'atmosphère, la font descendre.

Fig, 0. Baromètre composé. On le doit à un Anglais, nommé Kowning; il consiste en un double tube ABC, fermé en A, et ouvert en C. Vide de A en D, il est rempli de mercure de D en B, et d'eau de B en £; en modifiant la proportion des deux tubes AF et FC, l'échelle de graduation est également modifiée au degré voulu.

Fig, 10. Baromètre à levier. Bans cet instrument, la longueur de Téchelle graduée dépend des proportions des deux bras du levier; AB est le tube barométrique fermé en A, et ouvert en B; il plonge dans une cuvette cylindrique C D,dont le diamètre est à peine plus grand que celui du tube. Le tube est suspendu à l'extrémité du bras le plus court d'une tige semblable au levier ou fléau d'une romaine y et -mobile sur le point E. L'extrémité du bras le plus long est en rapport avec les divisions d'un arc gradué. A la pression ordinaire, le tube est en équilibre avec l'indicateur; mais, si la pesanteur atmosphérique diminue, le mercure descend dans le tube et remonte dans la cuvette; l'élévation du niveau du mercure, dans la cuvette, imprime un mouvement d'ascension au tube, qui le communique au petit bras du levier, dont le grand bras descend par conséquent. Dans le cas d'augmentation de pression atmosphérique, l'effet contraire se produit.

Fig, 11. Baromètre d^tutérieur. Cette figure n'est que la répétition, sur une plus grande échelle, de la figure 3. Une planche d'acajou porte un baromètre /i6/'{, un thermomètre a a, et un hygromètre à cadran. Ces deux derniers instruments peuvent être retirés à volonté, puisque le thermomètre n'est retenu que par deux vis, et l'hygromètre par un éorou situé à sa partie postérieure. Un vernier (vox- ce mol), ajusté à chacune des deux échelles, barométrique et thermomélrique, permet d'apprécier les plus minimes variations de pression et de clialeur.

PLAHCII II.

Fig, 1, 3, 3, 4. Baromètre portatif , Le tube barométrique est maintenu dans un étui de cuivre, fendu dans toute sa longueur, afin que l'on puisse observer les oscillations de la colonne de mercure. La cuvette est rendue mobile au moyen d'une vis qui permet de l'élever et de l'abaisser à volonté, et qui fait, par conséquent, monter et descendre le liquide dans le tube : tout ballottement du métal dans l'appareil est em|)éché par une plaque de cuivre, qui vient s'appliquer immédiatement à la surface du mercure, lorsqu'on élève la cuvette. La mobilité de la cuvette permet de ramener précisément à Mèro le niveau du métal qui y est contenu. La vis supérieure est disposée de manière à faire glisser, le long de l'échelle graduée, un vernier, au moyen duquel on peut apprécier les plus légères différences de pression.

BIPU€ATION DES PLANCHES

Dans les iKiromètres, M. Fortin fend le ballotlemeot du mercure impossible, au moyen d*une peau de cbamois dont la position est telle que Tair la traverse, bien qu'elle soit imperméable au mercure.

Les /2^. 1 et 3 donnent la coupe d*un baromèire portatif.

tsi fig.Z représente ce baromètre portatif soutenu sur un trépied, qui, en se fermant, conune on le voitftg. 4, prend Tapparence d'une canne, et permet de transporter partout Tinstrument aTec facilité*

La partie supérieure du trépied est formée de trois cercles concentriques {ftg. 5), séparés Tun de Tautre par un espace vide; ces trois pièces, au premier aspect, ne semblent susceptibles d'aucun mouvement, mais elles ont néanmoins le degré de mobilité nécessaire à l'usage auquel elles sont destinées. Le cercle du milieu, soutenu au moyen de trois chevilles qui viennent du cercle extérieur, porte, lui-même, deux pivots qui s'adaptent au cercle intérieur; ce dernier présente deux échancrures qui font angle droit avec les pivots, et reçoivent les boutons qui portent le baromètre.

Fig. 6 et 7. Baromètre de marine. L'importance du baromètre en mer a fait sentir, de bonne heure, la nécessité de le soustraire à l'influence des mouvements du bâtiment; celui dont nous donnons la figure semble réunir toutes les conditions voulues.

Le tube barométrique, renfermé dans un étui de bois, est suspendu dans un double cercle de cuivre, rendu mobile au moyen de deux pivots; ces deux pivots parlent des extrémités d'un demi-cercle du. même métal, fixé à la paroi de la cabine, au moyen de deux tubes également métalliques, qui, gUssant l'un dans l'autre, permettent de rapprocher et d'éloigner à volonté l'instrument de la muraille. L'étui du baromètre est garni d'anneaux ou douilles mobiles en cuivre, dont l'une porte deux pivots servant à suspendre l'instrument* L'extrémité supérieure est terminée par une boule de cuivre, d'un poids égal à celui du mercure contenu dans la cuvette; à l'aide de ce contre-poids, le centre de gravité de l'instrument doit se trouver un peu au-dessus de sa partie moyenne, et, à supposer que tout l'appareil ait la même pesanteur spécifique dans toute sa longueur, le point de suspension, qui doit produire les plus petites oscillations, est au tiers supérieur de l'instrument. L'étui est fendu supérieurement pour laisser voir deux échelles graduées, à chacune desquelles estadapté un vemier. A l'extrémité inférieure se trouve

une vis au moyen de laquelle on ramène à séro le niveau du mercure de la cuvette, et qui sert également à prévenir tout ballottement du métal, quand l'instrument n'est point employé.

Un artiste de Paris a imaginé, afin de neutraliser Pefifet du mouvement du navire, de tordre en double spirale la partie moyenne du tube da baromètre de marine. Par cette disposition, le choc imprimé au métal se trouve décomposé, en venant de deux directions opposées.